特許 6486857 電源制御回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6486857

(24)【登録日】2019年3月1日

(45)【発行日】2019年3月20日

(54)【発明の名称】電源制御回路

(51)【国際特許分類】

   G06F 1/26 20060101AFI20190311BHJP

【ＦＩ】

   G06F1/26 334A

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-58701(P2016-58701)

(22)【出願日】2016年3月23日

(65)【公開番号】特開2017-174104(P2017-174104A)

(43)【公開日】2017年9月28日

【審査請求日】2018年9月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001410

【氏名又は名称】株式会社河合楽器製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100092772

【弁理士】

【氏名又は名称】阪本 清孝

(74)【代理人】

【識別番号】100119688

【弁理士】

【氏名又は名称】田邉 壽二

(72)【発明者】

【氏名】青谷 大

【審査官】 白石 圭吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２１０１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１１３５１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ １／２６ − １／３２

Ｇ０６Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源に対して電源トランスを介して１次側回路から２次側回路に電力を供給する電源回路において、
前記２次側回路への電力の供給をトリガとしてオン動作するスイッチング素子によりリレー駆動されるよう前記１次側回路に設けた１ａ接点のリレースイッチと、
前記リレースイッチに対して並列に接続された第１スイッチと、前記第１スイッチのオン状態を検知する第２スイッチとから構成され、押下時に前記第１スイッチ及び第２スイッチが２極同時にオン状態となる双極単投スイッチと、
前記双極単投スイッチの第２スイッチの押下で前記２次側回路に印加された電圧を検知し、前記スイッチング素子をオフ動作させて前記リレースイッチを切り換えるリレースイッチ切換手段と、
を備えたことを特徴とする電源制御回路。

【請求項2】

前記リレースイッチ切換手段は、
前記第２スイッチの一端が電源トランスに、他端がフォトカプラを介して前記交流電源に接続された回路を備え、
前記双極単投スイッチの第２スイッチの押下時に、
前記フォトカプラへの導通を検出してオン動作するフォトトランジスタにより、前記２次側回路に電圧を印加するよう動作する請求項１に記載の電源制御回路。

【請求項3】

前記リレースイッチ切換手段は、
前記第２スイッチを前記２次側回路に形成し、前記２次側回路に電圧を印加するよう動作する請求項１に記載の電源制御回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、商用周波数電源により装置（負荷）を駆動するための電源トランスを使用した電源回路に関し、１次側回路の電源スイッチの投入（押下）に基づいて２次側回路の負荷に給電を行うとともに、電源スイッチへの再度の押下で２次側回路の負荷への給電を停止するよう電源のオン・オフ制御を行う電源制御回路に関する。

【背景技術】

【0002】

商用周波数電源により電子ピアノを駆動する電源制御回路としては、例えば図３に示すように、電源トランスＴ３及びリレー回路ＲＹ３を介して１次側回路（電源起動を行う回路）と２次側回路（電子ピアノを駆動する回路）とが接続されている。１次側回路において、リレー回路ＲＹ３のリレースイッチ３３のＯＮ端子は交流電源ＡＣに接続されるとともに、リレースイッチ３３のＯＦＦ端子は、押下時のみオン動作する電源スイッチ（起動スイッチ）ＰＳ３を介して交流電源ＡＣに接続されている。
また、交流電源ＡＣに対しては、電源スイッチＰＳ３のオン状態を検出するためのフォトカプラＰＣ３が接続されている。

【0003】

電源オフ状態（リレースイッチ３３がＯＦＦ端子に接続されている状態）において、電源スイッチＰＳ３を押下操作によりオン状態にすると、リレースイッチ３３のＯＦＦ端子を通じて電源トランスＴ３に交流電源ＡＣから電力が供給されて２次側回路が動作状態となる。２次側回路においては、ＣＰＵが動作状態を検出しリレー回路ＲＹ３に接続されたスイッチング素子ＴＲ３をオン状態にする信号が出力される。
この信号がスイッチング素子ＴＲ３のベース端子に入力されることでスイッチング素子ＴＲ３がオン状態となり、リレー回路ＲＹ３のコイル３４に電流が流れることで、リレースイッチ３３の接点がオフ側（ＯＦＦ端子側）からオン側（ＯＮ端子側）に切り替わる（リレースイッチ３３がオン状態）。その結果、電源スイッチＰＳ３の押下が解除された以降においても、定常的に交流電源ＡＣから電源トランスＴ３を介して２次側回路へ電力が供給される。

【0004】

定常状態で電源スイッチＰＳ３を再度押下してオン状態にすると、フォトカプラＰＣ３の発光ダイオード３５に電流が流れてフォトトランジスタ３６がオン状態となり、２次側回路に直流電源Ｖｃｃからの電圧が印加される。２次側回路のＣＰＵは、フォトトランジスタ３６がオン状態となったことを検出した信号を出力する。
この信号によりスイッチング素子ＴＲ３がオフ状態となり、リレー回路ＲＹ３のコイル３４への電流が遮断されることで、リレースイッチ３３の接点がオン側（ＯＮ端子側）からオフ側（ＯＦＦ端子側）に切り替わり（リレースイッチ３３がオフ状態）、２次側回路の負荷への給電が停止されることで電源を切ることができる。

【0005】

また、電源制御を行う１次側回路と、負荷側の２次側回路を備えて上述の電源制御回路と同種の動作を行う回路として、例えば特許文献１には、マイクロコンピュータを含む制御装置の電源を投入する押しボタンスイッチと、マイクロコンピュータの電源を投入状態に保持するリレーと、マイクロコンピュータに対して押しボタンスイッチの再操作を伝達する信号伝達素子を備えた構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】実用新案登録第３０９８８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

図３の電源回路においては、２接点（１ｃ接点）のリレースイッチ３３を備えたリレー回路ＲＹ３を使用している。１ｃ接点のリレースイッチ３３は、リレー回路ＲＹ３のコイル３４に電流が流れた場合に、接点がＯＮ端子側に接続され、コイル３４への電流が遮断された場合に、接点がＯＦＦ端子側に切り換わる構造を有している。
２次回路側に、電子ピアノのような商用周波数電源（ＡＣ１００Ｖ）で駆動が行われる負荷が接続される場合、所望の安全規格を満足する１ｃ接点のリレースイッチの選択肢が少なかった。安全規格が確認できないリレースイッチを電子ピアノに使用する場合は、製品（リレースイッチ）ごとに安全規格を取得する必要があり、納期に支障を来す場合があった。

【0008】

また、２接点（１ｃ接点）のリレースイッチは、１接点（１ａ接点）のリレースイッチに比較して種類が少なく高価なので、電子ピアノの製造コスト高を招くという問題点があった。

【0009】

また、特許文献１に記載の回路で使用されているリレーは、常開接点と常閉接点を備え、マイクロコンピュータによりリレーを駆動することで接点の開閉の切り換え行うように動作するものであり、１接点（１ａ接点）のリレースイッチを使用するものでない。

【0010】

本発明は上記実情に鑑みて提案されたもので、商用周波数電源に対して既にスイッチとしての安全規格を取得している汎用的な１ａ接点のリレースイッチを使用して、プッシュボタンによる電源オン・オフ制御を可能とする電源制御回路を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため本発明に係る電源制御回路は、交流電源（ＡＣ）に対して電源トランス（Ｔ１）を介して１次側回路から２次側回路に電力を供給する場合に、２次側回路に常時電力を供給するためのリレースイッチ（３）を１ａ接点で構成するとともに、プッシュボタンによる操作が行われる双極単投スイッチ（ＳＷ１）の一方のスイッチ（第２スイッチ２）がオン状態になることで、前記リレースイッチ（３）による２次側回路への電力の供給及び遮断を行うものである。

【0012】

すなわち、請求項１の電源制御回路は、交流電源（ＡＣ）に対して電源トランス（Ｔ１）を介して１次側回路から２次側回路に電力を供給する電源回路において、
前記２次側回路への電力の供給をトリガとしてオン動作するスイッチング素子（ＴＲ１）によりリレー駆動されるよう前記１次側回路に設けた１ａ接点のリレースイッチ（３）と、
前記リレースイッチ（３）に対して並列に接続された第１スイッチ（１）と、前記第１スイッチ（１）のオン状態を検知する第２スイッチ（２）とから構成され、押下時に前記第１スイッチ（１）及び第２スイッチ（２）が２極同時にオン状態となる双極単投スイッチ（ＳＷ１）と、
前記双極単投スイッチ（ＳＷ１）の第２スイッチ（２）の押下で前記２次側回路に印加された電圧を検知し、前記スイッチング素子（ＴＲ１）をオフ動作させて前記リレースイッチ（３）を切り換えるリレースイッチ切換手段と、
を備えたことを特徴としている。

【0013】

請求項２は、請求項１の電源制御回路において、
前記リレースイッチ切換手段は、
前記第２スイッチ（２）の一端が電源トランス（Ｔ１）に、他端がフォトカプラ（ＰＣ１）を介して前記交流電源（ＡＣ）に接続された回路を備え、
前記双極単投スイッチ（ＳＷ１）の第２スイッチ（２）の押下時に、
前記フォトカプラ（ＰＣ１）への導通を検出してオン動作するフォトトランジスタ（６）により、前記２次側回路に電圧を印加するよう動作することを特徴としている。

【0014】

請求項３は、請求項１の電源制御回路において、
前記リレースイッチ切換手段は、
前記第２スイッチ（１２）を前記２次側回路に形成し、前記２次側回路に電圧を印加するよう動作することを特徴としている。

【発明の効果】

【0015】

請求項１の電源制御回路によれば、電源スイッチ（双極単投スイッチ）による電源オン・オフ制御を行うに際して、交流電源（ＡＣ）から２次側回路に常時電力を供給するためのリレースイッチ（３）について、商用周波数電源に対するスイッチとしての安全規格を取得している１ａ接点のリレースイッチ（３）で構成できるので、リレースイッチ（３）の選択肢を拡げることができる。

【0016】

請求項２の電源制御回路によれば、第２スイッチ（２）の押下操作でフォトカプラ（ＰＣ１）への導通を検出して２次側回路に電圧を印加するので、１次側回路のケーブルと、２次側回路のケーブルとを物理的に離すことができ、ケーブル同士の絶縁性を容易に確保することができる。

【0017】

請求項３の電源制御回路によれば、第２スイッチ（１２）の押下操作で直接的に２次側回路に電圧を印加することで、簡易な構成でリレースイッチの切換を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態の一例を示す電源制御回路の回路図である。

【図2】本発明の実施形態の他の例を示す電源制御回路の回路図である。

【図3】電子楽器（電子ピアノ）において従来使用されていた電源制御回路の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態に係る電源制御装置の一例について、図１を参照しながら説明する。
電源制御回路は、交流電源ＡＣに対して電源トランスＴ１を介して１次側回路から２次側回路に電力を供給し、２次側回路側の負荷（例えば電子ピアノ）を駆動する。１次側回路と２次側回路は、コイル４に電流が流れることでリレー駆動される１ａ接点のリレースイッチ３を備えたリレー回路ＲＹ１を介して接続されている。２次側回路には、電源や負荷を制御するためのＣＰＵ等が接続されている。ＣＰＵは、２次側回路への電力の供給を検知できるように構成されている。

【0020】

リレー回路ＲＹ１のコイル４の一端側は、リレー駆動を行うためのスイッチング素子ＴＲ１に接続され、コイル４の他端側は直流電源Ｖｃｃに接続されている。スイッチング素子ＴＲ１は、エミッタ端子が接地されたＮＰＮトランジスタで構成され、２次側回路への電力の供給をトリガとしてオン動作する。
すなわち、２次側回路への電力の供給をＣＰＵが検出してスイッチング素子ＴＲ１のベース端子にリレー駆動の信号が入力されると、スイッチング素子ＴＲ１がオン状態となり、直流電源Ｖｃｃからコイル４に電流が流れてリレースイッチ３がオン状態になる。
逆に、スイッチング素子ＴＲ１のベース端子への信号の入力がなくなると、スイッチング素子ＴＲ１がオフ状態となり、コイル４に電流が流れずリレースイッチ３がオフ状態になる。

【0021】

１次側回路は、２次側回路の負荷に電力供給を行うための双極単投スイッチ（電源スイッチ）ＳＷ１と、双極単投スイッチ（電源スイッチ）ＳＷ１のオン状態を検知するフォトカプラＰＣ１を備えている。フォトカプラＰＣ１は、双極単投スイッチＳＷ１がオン状態のときに光を照射する発光ダイオード５と、受光するとオン状態になるフォトトランジスタ６とで構成されている。

【0022】

双極単投スイッチ（電源スイッチ）ＳＷ１は、第１スイッチ１と第２スイッチ２とから構成され、押下時にのみ第１スイッチ１及び第２スイッチ２が２極同時にオン状態となるように構成されている。
双極単投スイッチＳＷ１の第１スイッチ１は、リレー回路ＲＹ１のリレースイッチ３に対して並列に接続され、第２スイッチ２は、その一端がリレースイッチ３側の電源トランスＴ１に、他端がフォトカプラＰＣ１の発光ダイオード５を介して交流電源ＡＣに接続されている。フォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタ６は、エミッタ端子が接地されたＮＰＮトランジスタで構成され、コレクタ端子に直流電源Ｖｃｃが接続されている。

【0023】

したがって、双極単投スイッチＳＷ１を押下すると、交流電源ＡＣから交流電流がフォトカプラＰＣ１に流れ、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオード５が発光し、これをフォトトランジスタ６が受光することでオン状態になり、コレクタ端子に直流電源Ｖｃｃから電圧が２次側回路に印加され、ＣＰＵで検出された電圧印加の情報によりスイッチング素子ＴＲ１をオフ動作させることで、リレースイッチ３を切り換えるリレースイッチ切換手段を構成している。

【0024】

次に、図１の電源制御回路の動作について説明する。
双極単投スイッチＳＷ１は、２極同時にオン・オフ状態を切り換えるように動作し、押下している間だけオン状態となるプッシュボタンを構成している。

【0025】

（１）電源を入れる場合
双極単投スイッチＳＷ１を押下すると、交流電源ＡＣから交流電流が電源トランス側に供給され、２次側回路を立ち上げる。
２次側回路が立ち上がると、これを２次側回路のＣＰＵが検知し、リレー駆動信号がスイッチング素子ＴＲ１のベース端子に流れ、スイッチング素子ＴＲ１をオン状態にしてリレー回路ＲＹ１を駆動する。
リレー回路ＲＹ１のリレースイッチ３がオン状態になると、リレースイッチ３を介して交流電源ＡＣから電源トランスＴ１への電源供給が維持される。そして、双極単投スイッチＳＷ１の押下を解除してオフ状態にしても、リレースイッチ３を介して交流電源ＡＣから電源トランスＴ１への電源供給が維持される。

【0026】

（２）電源を切る場合
双極単投スイッチＳＷ１を再度押下すると、双極単投スイッチＳＷ１の２個の第１スイッチ１及び第２スイッチ２を通って、交流電源ＡＣから交流電流がフォトカプラＰＣ１に流れ、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオード５が発光する。
この光をフォトトランジスタ６が受光するとオン状態になり、コレクタ端子に直流電源Ｖｃｃからの電圧が２次側回路に印加される。電圧印加は、双極単投スイッチＳＷ１が閉じられた情報としてＣＰＵで検出され、ベース端子への信号を遮断してスイッチング素子ＴＲ１をオフ状態にする。
スイッチング素子ＴＲ１がオフ状態になると、コイル４への電流が遮断され、リレースイッチ３がオフ状態になり、電源トランスＴ１への電源供給が停止され、電源が落ちる。

【0027】

また、電子ピアノの操作が一定時間行われなかった場合に、その状況を２次回路のＣＰＵで検出することで、スイッチング素子ＴＲ１に対して、上述の「（２）電源を切る場合」で説明したのと同様に、ベース端子への信号を遮断してスイッチング素子ＴＲ１をオフ状態にすれば、自動的に電源をオフする機能を備えることができる。一定時間経過による自動電源オフ機能を備えることで、待機電力をゼロにすることができる。

【0028】

上述した電源制御回路によれば、双極単投スイッチＳＷ１の第２スイッチ２の押下操作でフォトカプラＰＣ１への導通を検出して２次側回路に電圧を印加してスイッチング素子ＴＲ１をオフ状態にするので、１次側回路のケーブルと、２次側回路のケーブルとを物理的に離すことができ、ケーブル同士の絶縁性を容易に確保することできる。

【0029】

図２は、電源制御回路の他の例を示すものである。図１と同じ構成を採る部分については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図２の電源制御回路では、双極単投スイッチＳＷ２を第１スイッチ１１と第２スイッチ１２で構成している。第１スイッチ１１は、双極単投スイッチＳＷ１の第１スイッチ１と同じ構成であるが、第２スイッチ１２は２次側回路に設けられている。第２スイッチ１２は、一端を接地するとともに、他端に直流電源Ｖｃｃを接続している。この例では、第２スイッチ１２がオン状態の時、第２スイッチ１２の端部に直流電圧が印加される。そして、２次側回路のＣＰＵで検出された電圧印加の情報によりスイッチング素子ＴＲ１をオフ動作させることで、リレー回路ＲＹ１のリレースイッチ３を切り換えるリレースイッチ切換手段を構成している。

【0030】

図２の電源制御回路によれば、フォトカプラＰＣ１を使用することなく、第２スイッチ１２の押下操作で直接的に２次側回路に電圧を印加することで、図１に比較して簡易な構成でリレースイッチ３の切換を行うことができる。

【0031】

上述した電源制御回路では、２次回路側の負荷として電子ピアノが接続された例を説明したが、商用周波数電源（ＡＣ１００Ｖ）で駆動が行われる負荷であれば、どのような負荷が接続されても、本構成の制御回路を適用することができる。また、負荷が１２０Ｖや２３０Ｖで駆動される場合であっても、本構成の制御回路を使用することができる。

【0032】

上述した各電源制御回路によれば、以下の各効果を奏することができる。
双極単投スイッチ（電源スイッチ）による電源オン・オフ制御を行うに際して、交流電源ＡＣから２次側回路に常時電力を供給するためのリレー回路ＲＹ１のリレースイッチ３について、商用周波数電源に対するスイッチとしての安全規格を取得している汎用性の高い１ａ接点のリレースイッチ３で構成することができる。
電源オフ時に、双極単投スイッチＳＷ１の押下で２次側回路への電力供給を可能にすることができる。
また、双極単投スイッチＳＷ１の押下が解除されても、リレー駆動により２次側回路への電力供給を維持することができる。
この場合（リレー駆動による通電中）は、電源スイッチ（双極単投スイッチＳＷ１）が通電から開放されているので、２次側回路側で電源スイッチのオン・オフ操作を検知可能にすることができる。
電源オン時に、２次側回路のＣＰＵで検出された情報によりリレー駆動を行うことができるので、双極単投スイッチＳＷ１の押下の検知で電源をオフする機能、及び、一定時間経過後に自動的に電源をオフする機能を備えることができる。

【符号の説明】

【0033】

１…第１スイッチ、 ２…第２スイッチ、 ３…リレースイッチ、 ４…コイル、 ５…発光ダイオード、 ６…フォトトランジスタ、 １１…第１スイッチ、 １２…第２スイッチ、 ＳＷ１，ＳＷ２…双極単投スイッチ、 ＲＹ１…リレー回路、 ＰＣ１…フォトカプラ、 Ｔ１…電源トランス、 ＴＲ１…スイッチング素子、 ＡＣ…交流電源。

【図1】

【図2】

【図3】